Najbliższe zagrożenie z kosmosu na ziemi. Zagrożenie z kosmosu

15 lutego minęło pięć lat od pojawienia się na niebie nad Czelabińskiem dużego meteorytu, który wywołał poruszenie w mieście i przyciągnął zainteresowanie astronomów na całym świecie. Co wydarzyło się tego dnia? Czy coś takiego może się powtórzyć? Co ludzkość robi i może zrobić, aby przynajmniej takie zdarzenia nie następowały nagle i abyśmy maksymalnie nauczyli się odpierać takie zagrożenia? Z tymi pytaniami redaktorzy N+1 zwrócił się do astronoma Leonida Jelenina, pracownika Instytutu Matematyki Stosowanej Rosyjskiej Akademii Nauk, dla którego incydent nad Czelabińskiem miał szczególne znaczenie.

15 lutego 2013 r. zaczął się dla mnie niespodziewanie - o 7:30 rano otrzymałem telefon od jednej z agencji rządowych z pytaniem: „Co się stało nad Czelabińskiem?” Kiedy przyszło do zrozumienia, co się stało, główne pytanie stało się inne: dlaczego nie znaleźliśmy wcześniej tego ciała? Pikanterii sytuacji dodawał fakt, że tego samego dnia dobrze znana blisko Ziemi asteroida 2012 DA14 miała przelecieć obok Ziemi, ale w bezpiecznej odległości od niej, a dzień przed opisanymi wydarzeniami, mówiąc na konferencji prasowej zapewniłem publiczność, że żadna ze znanych asteroid w najbliższej przyszłości nam nie zagraża. Już pierwsza pobieżna analiza danych z kamer wideo wykazała, że ​​kula ognia nie miała nic wspólnego z asteroidą 2012 DA14 i stało się jasne, dlaczego ten meteoroid podkradł się do nas niepostrzeżenie… Ale najpierw najważniejsze.

Na początek zastanówmy się, jakie to obiekty, skąd pochodzą, w jaki sposób są wykrywane i dlaczego gość z Czelabińska nie mógł zostać fizycznie wykryty za pomocą istniejących środków kontroli przestrzeni kosmicznej.

Teleskopy w pogotowiu

Pierwsza asteroida w pobliżu Ziemi (NEA) została odkryta w 1898 roku. Następnie otrzymał numer 433 i imię Eros. Tak, tak, to ta asteroida z The Expanse. W tamtym czasie jego orbita wydawała się wyjątkowa, ponieważ większość asteroid krążyła wokół Słońca w głównym pasie planetoid, pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza.

Po około 100 latach nastąpiła rewolucja w dziedzinie przechwytywania obrazu – klisze fotograficzne przeszły do ​​historii, a na ich miejsce zaczęto wprowadzać kamery CCD. Przejście od informacji analogowej do „cyfrowej” zrewolucjonizowało astronomię, m.in. w zakresie obserwacji pozycyjnych małych ciał Układu Słonecznego, do których należą asteroidy i komety. Nowa technika umożliwiła szybkie iz dużą dokładnością wyznaczanie współrzędnych obiektów niebieskich, obliczanie ich orbit oraz automatyzację procesu wykrywania nowych obiektów na otrzymanych klatkach, ponieważ wcześniej odbywało się to ręcznie na urządzeniach zwanych komparatorami migania.

Stopniowo astronomowie zaczęli rozumieć, że obiekty takie jak Eros są dość powszechne w Układzie Słonecznym i zgodnie z teorią prawdopodobieństwa mogą zderzać się z planetami. Był to dopiero pierwszy krok w kierunku zrozumienia problemu zagrożenia kometami asteroidami (ACH).

W 1980 roku naukowcy - ojciec i syn Alvareza - sformułowali teorię zderzenia Ziemi z dużym ciałem niebieskim (o średnicy 8-10 kilometrów) w odległej przeszłości i powiązali powstanie gigantycznego krateru Chicxulub w Zatoce Meksykańskiej wraz z wyginięciem dinozaurów. Ponadto. Tak więc w 1983 roku nowo odkryta kometa C / 1983 H1 (IRAS-Araki-Alcock) przeleciała zaledwie 4,67 miliona kilometrów od Ziemi. Rozmiar jej jądra był porównywalny z ciałem, które zderzyło się z Ziemią 65 milionów lat temu.

Ostatnią kroplą było zderzenie komety P/1993 F2 (Shoemaker-Levy 9), a raczej łańcucha jej fragmentów, z Jowiszem. Kometa została odkryta w 1993 roku, rozdarta już grawitacją gigantycznej planety, a kwestia kolizji z planetą była tylko kwestią czasu. 7 lipca 1994 roku 21 fragmentów komet, każdy o wielkości do dwóch kilometrów, weszło w atmosferę Jowisza. Całkowite uwolnienie energii wyniosło około 6 milionów megaton, czyli 750 razy więcej niż cały potencjał nuklearny zgromadzony na Ziemi!

Rysunek 1. Liczba planetoid bliskich Ziemi (NEA) odkrytych w ostatnich dziesięcioleciach. Kolorem czerwonym oznaczono obiekty o średnicy co najmniej kilometra, pomarańczowym – 140 metrów lub więcej, niebieskim – całą resztę.

Po tych wszystkich wydarzeniach w Stanach Zjednoczonych przyjęto państwowy program poszukiwania niebezpiecznych ciał niebieskich zbliżających się do Ziemi. W 1998 roku objął pierwszy teleskop badawczy. W ciągu kilku lat kilka kolejnych narzędzi zaczęło pracować nad tym tematem, a na wynik nie trzeba było długo czekać. Rysunek 1 przedstawia statystyki odkryć NEA od 1980 roku, co mówi samo za siebie.

W tej chwili nad tematem ACH pracuje kilka dedykowanych instrumentów o średnicy zwierciadła głównego dochodzącej do 1,8 metra. Wiele teleskopów, które rozpoczęły pracę 20 lat temu, zostało zmodernizowanych - wyposażono je w nowe kolosalne kamery CCD. Na przykład mozaika CCD Pan-STARRS ma pół metra średnicy. Rodzi się pytanie: cóż, czy teraz bylibyśmy w stanie wcześniej otworzyć meteoroid czelabiński? Nie! I własnie dlatego.

Trajektoria meteoroidu nad Czelabińsk

trudne do zauważenia

Wszystkie asteroidy bliskie Ziemi dzielą się na trzy rodziny, w zależności od ich orbity. Wszystkie posiadają aphelię (punkt orbity najbardziej oddalony od Słońca) poza orbitą Ziemi, dzięki czemu można je wykryć. Ale naukowcy zadali sobie pytanie: czy istnieją podobne obiekty krążące wokół Słońca wewnątrz orbity Ziemi i niebezpiecznie zbliżające się do naszej planety w pobliżu jej aphelium?

Jeśli orbita ciała niebieskiego znajduje się wewnątrz orbity Ziemi, to dość trudno jest ją zaobserwować, nawet jeśli jest to planeta. Wenus nie bez powodu nazywana jest „gwiazdą poranną”. Jest widoczny na naszym niebie o zmierzchu, wieczorem lub rano. Ale to bardzo jasny obiekt, ale jak wykryć małe asteroidy na jeszcze nie ciemnym, o zmierzchu niebie? Takie doświadczenie zostało ustawione. Teleskop, zamontowany wysoko w górach, wycelowany był w obszar nad horyzontem, gdy Słońce już się za nim chowało. Penetracja teleskopów (zdolność do wykrywania słabych obiektów) na jasnym niebie jest katastrofalnie zmniejszona, ale nawet w takich warunkach odkryto kilka obiektów, które przypisano nowej rodzinie asteroid znajdujących się w pobliżu Ziemi. To doświadczenie pokazało, że jeśli nie widzimy jakichś obiektów, nie oznacza to, że nie istnieją (efekt selekcji obserwacyjnej).

Od razu odpowiem na pytanie o zastosowanie radioteleskopów. Tak, mogą pracować w dzień, ale w tej chwili ich charakterystyka promieniowania (kąt widzenia) jest bardzo mała i nie pozwala na wyszukiwanie obiektów na duże odległości. Teraz, aby zlokalizować asteroidy, często potrzebne jest wsparcie optyczne - teleskopy poprawiają orbitę ciała niebieskiego, a radioteleskop jest wycelowany w określone już współrzędne.

Meteoroid czelabiński nie należał do tej rodziny wewnętrznych NEA (rodzina Atira), ale zbliżał się do nas od strony Słońca i to był główny powód, dla którego nie został wykryty. Kolejny powód związany jest z jego niewielkimi rozmiarami. Przed wejściem do atmosfery jego średnica wynosiła około 17 metrów. Charakterystyczny czas oczekiwania na wykrycie obiektów tej wielkości wynosi mniej niż jeden dzień, kiedy zbliżają się one bardzo blisko Ziemi i współczesne teleskopy mogą je wykryć.

Nawiasem mówiąc, wydarzenie w Czelabińsku dość mocno wstrząsnęło umysłami naukowców zajmujących się problemami ACH. Wcześniej sądzono, że obiekt o średnicy mniejszej niż 50–80 metrów nie będzie w stanie wyrządzić ludziom większych szkód, ponieważ spłonie w atmosferze. Wydarzenia w Czelabińsku pokazały, że tak nie było. Całe zniszczenia zostały spowodowane nie zderzeniem samego ciała z powierzchnią Ziemi, ale eksplozją powietrzną na wysokości około 19 kilometrów. Przypomnę, że cierpiało ponad tysiąc osób. Gdyby miało to miejsce na gęsto zaludnionych obszarach Europy lub Japonii, ofiar byłoby znacznie więcej. Teraz naukowcy rozumieją, że poszukiwanie asteroid wielkości dekametrów (o średnicy kilkudziesięciu metrów) jest ważnym zadaniem dla ACH.

Do takich poszukiwań zaczęli przyciągać duże teleskopy pracujące nad problemami astrofizycznymi i kosmologicznymi. Na przykład zmodernizowany 4-metrowy teleskop, który poszukuje ciemnej energii, to Kamera Ciemnej Energii (DECam). Za kilka lat teleskop do przeglądów nowej generacji, Large Synoptic Survey Telescope (LSST), z głównym zwierciadłem o średnicy 8,3 metra, powinien zostać uruchomiony w Chile! To narzędzie znacznie rozszerzy wykrywanie małych obiektów znajdujących się w pobliżu Ziemi. Ale to wszystko nie rozwiąże problemu wewnętrznych NEA.

Rysunek 2. Punkty libracyjne (punkty Lagrange'a). Punkty L1, L4, L5 są szczególnie wygodne do przemieszczania się do nich i oceny zagrożenia Ziemi ze strony lecących w jej kierunku asteroid.

Aby skutecznie go rozwiązać, konieczne jest wystrzelenie teleskopów poszukiwawczych w kosmos, a nie tylko w kosmos, ale z dala od Ziemi. Na przykład do punktów libracyjnych (punktów Lagrange'a) L1, L4, L5 (rysunek 2). W tym przypadku spojrzymy na Ziemię jakby z boku, co pozwoli nam wykryć niebezpieczne obiekty zbliżające się do naszej planety od strony Słońca. Według obliczeń teoretycznych umieszczenie statku kosmicznego na orbicie Wenus lub Merkurego da jeszcze większą skuteczność wykrywania.

Techniczną realizację takich projektów komplikuje konieczność przesyłania dużych ilości danych na duże odległości. Dla punktu L1 jest to 1,5 miliona kilometrów, dla L4/L5 - 150 milionów kilometrów, ale dla orbity Wenus waha się od 38 do 261 milionów kilometrów. Tutaj musisz znaleźć równowagę między tymi dwoma podejściami. Co więcej, przesyłać „surowe” ramki na Ziemię i już tutaj, na potężnych komputerach, aby wycisnąć z nich maksimum informacji - w naszym przypadku do wykrywania nawet najciemniejszych obiektów - lub przesyłać tylko pomiary i przeprowadzać wszystkie uproszczone przetwarzanie na pokładzie? Najprawdopodobniej zostanie zastosowana symbioza obu podejść. A to tylko jedno z wielu skomplikowanych wyzwań technicznych, z jakimi będą musieli się zmierzyć naukowcy i inżynierowie.

Trwają badania teoretyczne takich misji, m.in. w Rosji. Dopiero gdy będziemy w stanie masowo wykryć wewnętrzne NEA i zbadać ich populację, będziemy mogli zamknąć jeden z problemów ACH w zakresie wykrywania niebezpiecznych obiektów. Ale to nie wszystko. Dobrze, pytasz, wykryliśmy obiekt lecący po kolizyjnej trajektorii w kierunku Ziemi i co dalej?

Badania mikroskopowe meteorytu Czelabińsk

Jeszcze trudniej powalić

Mówiąc realistycznie, na razie możemy jedynie obliczyć czas i miejsce upadku. To znaczy powiadomić służby specjalne i spróbować ewakuować ludność z niebezpiecznego obszaru. W tym celu konieczne jest wydłużenie charakterystycznego czasu realizacji z kilku godzin do kilku dni. Jeśli mówimy o odparciu zagrożenia, to wszystko nie jest takie proste. Jeśli jest to sytuacja awaryjna i niebezpieczeństwo zagraża nam w najbliższej przyszłości, to wybór jest niewielki - jest to albo efekt czysto kinetyczny (uderzenie ślepakiem), albo wybuchowy połączony z kinetycznym (pogłębiamy ładunek i podważyć go).

Wszystko wydaje się piękne, a nawet całkiem realne. Udało nam się już zbombardować małe ciała, jest ładunek, można stworzyć dyżurne transportery przechwytujące, ale nie ma kilku „ale”.

Po pierwsze, podejście to dotyczy tylko stosunkowo małych obiektów. Dobrą wiadomością jest to, że znamy już zdecydowaną większość dużych obszarów NEA i nie stanowimy realnego zagrożenia na horyzoncie kilkuset lat. Ale wciąż istnieją nieznane komety, które, jak widzimy, mogą zbliżyć się do Ziemi.

Po drugie, aby dostać się do obiektu, trzeba dobrze znać jego orbitę, a to wymaga długiego czasu obserwacji (łuk obserwacyjny). Jeśli obiekt zostanie wykryty na kilka dni przed kolizją, nawet jeśli nasz myśliwiec znajduje się pod ziemią, możemy się tam nie dostać.

I po trzecie, opisane powyżej metody nie są kontrolowane – to znaczy niszcząc jeden duży obiekt, możemy uzyskać chmurę fragmentów, które wejdą do atmosfery i nie wszystkie się wypali. A potem pojawia się pytanie, co jest lepsze: jeden duży obiekt czy rój jego fragmentów. Albo możemy kinetycznie przesunąć asteroidę nie tak, jakbyśmy sobie tego życzyli, przenosząc ją np. na orbitę z jeszcze większym prawdopodobieństwem kolizji. Ponieważ nie piszemy scenariusza do nowego hitu, sprawy mogą nie pójść zgodnie z planem...

Jeśli obiekt jest dla nas niebezpieczny w perspektywie średnioterminowej, na przestrzeni dziesięcioleci, możemy zastosować metody miękkiego i, co ważne, kontrolowanego uderzenia. Nieprzygotowanej osobie mogą wydawać się dość dziwne, ale naprawdę mogą działać, jeśli zostało nam kilkadziesiąt lat. Na przykład w pobliżu asteroidy możemy umieścić mały statek kosmiczny, który przyciągnie asteroidę - tak jak asteroida przyciągnie aparat, ale oczywiście z większą siłą, bo ogromny blok jest znacznie masywniejszy. W tym przypadku możemy bardzo dokładnie obliczyć uderzenie iw przewidywalny, bardzo powolny sposób zmienić orbitę ciała niebieskiego.

Możesz wylądować statkiem kosmicznym na powierzchni asteroidy i zmienić jej orbitę za pomocą silników odrzutowych. Lądowanie na jądrze asteroidy lub komety nie jest już fantazją – zostało już zrealizowane. Możesz nawet namalować asteroidę! Tak, tak, pomaluj jedną stronę asteroidy na biało, aby odbijała światło słoneczne, podczas gdy druga, niepomalowana strona nagrzewa się, emitując energię cieplną, która może nadać asteroidzie dodatkowe przyspieszenie (efekt Jarkowskiego). Znając kształt asteroidy i parametry jej obrotu wokół własnej osi, można dokładnie obliczyć, jak należy ją pokolorować, aby osiągnąć pożądany efekt.

Jest to krótki przegląd zagadnień ACH, choć oczywiście ten temat jest znacznie szerszy i głębszy. Są tacy, którzy twierdzą, że ten problem nie zasługuje na uwagę, ponieważ prawdopodobieństwo poważnej kolizji jest bardzo małe. Tak, to prawda, a zadaniem prawdziwych naukowców nie jest przestraszenie, ale ostrzeżenie. Nawet jeśli prawdopodobieństwo jest naprawdę bardzo małe, ale cena bezczynności to miliony istnień, a może i losy całej cywilizacji. Ludzkość ma wszystko, by nie podążać smutną ścieżką dinozaurów (choć dla nas upadek ciała niebieskiego w Zatoce Meksykańskiej okazał się szczęśliwym wydarzeniem – pierwsze ssaki wyciągnęły wtedy swój szczęśliwy bilet).

Dlatego musimy zrobić wszystko, aby zachować spokój i dotyczy to oczywiście nie tylko zagrożenia asteroida-kometa. Powodzenia wszystkim i częściej patrz w nocne niebo - jest bardzo piękne i pełne wielu innych zagadek, które musimy rozwiązać!

Leonid Jelenina

Na początku dokonamy ogólnego opisu kosmosu, a także jego obiektów, które mogą bezpośrednio zagrażać planecie Ziemia. „Kosmos” po grecku oznacza porządek, strukturę, harmonię (ogólnie coś uporządkowanego). Filozofowie starożytnej Grecji rozumieli słowo „kosmos” jako Wszechświat, uznając go za uporządkowany, harmonijny system. Przestrzeń była przeciwstawiona nieładowi, chaosowi. http://www.astronet.ru/ Pojęcie „kosmosu” obejmowało najpierw nie tylko świat ciał niebieskich, ale także wszystko, co spotykamy na powierzchni Ziemi. Coraz częściej kosmos rozumiany jest jako Wszechświat, traktowany jako coś zjednoczonego, podlegającego ogólnym prawom. Stąd wzięła się nazwa kosmologii - nauki, która próbuje znaleźć prawa budowy i rozwoju Wszechświata jako całości. W nowoczesnym sensie kosmos to wszystko, co znajduje się poza Ziemią i jej atmosferą.

Najbliższym i najbardziej dostępnym obszarem przestrzeni kosmicznej do badań jest przestrzeń kosmiczna. To właśnie z tego obszaru rozpoczęła się ludzka eksploracja kosmosu, odwiedziły go pierwsze rakiety i ułożono pierwsze trasy satelitarne. Loty statków kosmicznych z załogami na pokładzie i astronautami lecącymi bezpośrednio w kosmos znacznie rozszerzyły możliwości eksploracji „kosmosu bliskiego”. Badania kosmiczne obejmują również badanie „głębokiej przestrzeni” oraz szereg nowych zjawisk związanych z wpływem nieważkości i innych zjawisk kosmicznych. czynniki fizykochemiczne. i procesy biologiczne.

Jaka jest fizyczna natura przestrzeni bliskiej Ziemi? Gazy tworzące górne warstwy atmosfery ziemskiej są zjonizowane przez promieniowanie UV Słońca, czyli znajdują się w stanie plazmy. Plazma oddziałuje z polem magnetycznym Ziemi w taki sposób, że pole magnetyczne wywiera nacisk na plazmę. Wraz z odległością od Ziemi ciśnienie samej plazmy spada szybciej niż ciśnienie wywierane na nią przez ziemskie pole magnetyczne. W rezultacie powłokę plazmową Ziemi można podzielić na dwie części. Dolna część, w której ciśnienie plazmy przekracza ciśnienie pola magnetycznego, to jonosfera. Powyżej znajduje się magnetosfera - obszar, w którym ciśnienie pola magnetycznego jest większe niż ciśnienie gazowe plazmy. Zachowanie plazmy w magnetosferze jest określane i regulowane przede wszystkim przez pole magnetyczne. pola i zasadniczo różni się od zachowania zwykłego gazu. Dlatego też, w przeciwieństwie do jonosfery, której przypisuje się górną atmosferę Ziemi, magnetosfera jest zwykle przypisywana przestrzeni kosmicznej. przestrzeń. Z natury fizycznej przestrzeń w pobliżu Ziemi lub w pobliżu kosmosu jest magnetosferą. W magnetosferze możliwe staje się zjawisko wychwytywania naładowanych cząstek przez ziemskie pole magnetyczne, które działa jak naturalna pułapka magnetyczna. W ten sposób powstają ziemskie pasy radiacyjne.

Przypisanie magnetosfery do przestrzeni kosmicznej wynika z faktu, że ściśle oddziałuje ona z bardziej odległymi obiektami kosmicznymi, a przede wszystkim ze Słońcem. Zewnętrzna powłoka Słońca - korona - emituje ciągły strumień plazmy - wiatru słonecznego. W pobliżu Ziemi oddziałuje z ziemskim polem magnetycznym (dla plazmy wystarczająco silne pole magnetyczne jest tym samym, co ciało stałe), opływając ją niczym naddźwiękowy gaz wokół przeszkody. W tym przypadku powstaje stacjonarna wychodząca fala uderzeniowa, której czoło znajduje się w odległości ok. 1 km. 14 promieni Ziemi (~100 000 km) od jej środka po stronie dziennej. Bliżej Ziemi plazma, która przeszła przez czoło fali, porusza się chaotycznie turbulentnie. Przejściowy obszar turbulencji kończy się tam, gdzie ciśnienie regularnego pola magnetycznego Ziemi przekracza ciśnienie turbulentnej plazmy wiatru słonecznego. To jest zewnętrzne. granica magnetosfery, czyli magnetopauzy, znajdująca się w odległości ok. 10 promieni Ziemi (~60000 km) od środka Ziemi od strony dziennej. Od strony nocnej wiatr słoneczny tworzy warkocz plazmy Ziemi (czasami jest nieprecyzyjnie nazywany warkoczem gazowym). Manifestacje aktywności słonecznej - rozbłyski na Słońcu - prowadzą do wyrzutu materii słonecznej w postaci pojedynczych pęczków plazmy. Skrzepy lecące w kierunku Ziemi, uderzając w magnetosferę, powodują to na krótki czas. kompresja, a następnie ekspansja. W ten sposób powstają burze magnetyczne, a niektóre cząstki paczki przenikające przez magnetosferę powodują zorzę polarną, zakłócenie komunikacji radiowej, a nawet telegraficznej. Najbardziej energetyczne cząstki są rejestrowane jako słoneczne promienie kosmiczne (stanowią tylko niewielką część całkowitego strumienia promieniowania kosmicznego).

Krótko opisz układ słoneczny. Oto najbliższe cele lotów kosmicznych - Księżyc i planety. Przestrzeń między planetami wypełniona jest plazmą o bardzo małej gęstości, którą niesie wiatr słoneczny. Charakter interakcji plazmy wiatru słonecznego z planetami zależy od tego, czy planety mają pole magnetyczne.

Rodzina naturalnych satelitów gigantycznych planet jest bardzo zróżnicowana. Jeden z księżyców Jowisza, Io, jest najbardziej aktywnym wulkanicznie ciałem w Układzie Słonecznym. Tytan, największy z księżyców Saturna, ma dość gęstą atmosferę, prawie porównywalną do ziemskiej. Bardzo niezwykłe zjawisko. oraz oddziaływanie takich satelitów z otaczającą plazmą magnetosfery planet macierzystych. Pierścienie Saturna, składające się z bloków kamienia i lodu o różnych rozmiarach, aż do najmniejszych cząsteczek pyłu, można postrzegać jako gigantyczny konglomerat miniaturowych naturalnych satelitów.

Komety poruszają się po bardzo wydłużonych orbitach wokół Słońca. Jądra komet składają się z pojedynczych skał i cząstek pyłu zamrożonych w bloku lodu. Ten lód nie jest zwyczajny, oprócz wody zawiera amoniak i metan. Chem. Skład lodu kometarnego przypomina skład największej planety, Jowisza. Gdy kometa zbliża się do Słońca, lód częściowo paruje, tworząc gigantyczny gazowy warkocz komety. Warkocze komet są odwrócone od Słońca, ponieważ są stale narażone na ciśnienie promieniowania i wiatr słoneczny.

Nasze Słońce jest tylko jedną z wielu gwiazd, które tworzą gigantyczny system gwiezdny - Galaktykę. A ten układ z kolei jest tylko jedną z wielu innych galaktyk. Astronomowie są przyzwyczajeni do określania słowa „Galaktyka” jako nazwy własnej naszego układu gwiezdnego, a tego samego słowa jako rzeczownika pospolitego – do wszystkich takich układów w ogóle. Nasza Galaktyka zawiera 150-200 miliardów gwiazd. Umieszczone są w taki sposób, że Galaktyka ma postać płaskiego dysku, w środek którego niejako włożona jest kulka o średnicy mniejszej niż średnica dysku. Słońce znajduje się na obwodzie dysku, praktycznie w jego płaszczyźnie symetrii. Dlatego patrząc na niebo w płaszczyźnie dysku, widzimy na nocnym niebie świetlisty pas – Drogę Mleczną, składającą się z gwiazd należących do dysku. Sama nazwa „Galaktyka” pochodzi od greckiego słowa galaktikos – mleczny, mleczny i oznacza system Drogi Mlecznej.

Badanie widm gwiazd, ich ruchów i innych właściwości, w porównaniu z obliczeniami teoretycznymi, pozwoliło stworzyć teorię budowy i ewolucji gwiazd. Zgodnie z tą teorią głównym źródłem energii dla gwiazd są reakcje jądrowe zachodzące głęboko we wnętrzu gwiazdy, gdzie temperatura jest tysiące razy wyższa niż na powierzchni. Reakcje jądrowe w przestrzeni i geneza chem. pierwiastki są badane przez astrofizykę jądrową. Na pewnych etapach ewolucji gwiazdy wyrzucają część swojej materii, która łączy się z gazem międzygwiazdowym. Szczególnie silne emisje występują podczas eksplozji gwiazd, obserwowanych jako wybuchy supernowych. W innych przypadkach wybuchy gwiezdne mogą tworzyć czarne dziury - obiekty, których materia opada w kierunku centrum z prędkością bliską prędkości światła, a ze względu na efekty ogólnej teorii względności (teorii grawitacji) wydaje się być zamrożone jesienią. Promieniowanie nie może uciec z głębi czarnych dziur. Jednocześnie materia otaczająca czarną dziurę tworzy tzw. dysk akrecyjny i, w określonych warunkach, emituje promieniowanie rentgenowskie z powodu grawitacyjnej energii przyciągania do czarnej dziury.

Więc co zagraża przestrzeni?

Wśród klęsk żywiołowych szczególne miejsce zajmują katastrofy kosmogeniczne, ze względu na ich dużą skalę i możliwość dotkliwych konsekwencji środowiskowych. Istnieją dwa rodzaje katastrof kosmicznych: kolizja uderzeniowa (USC), kiedy części statku kosmicznego, które nie zostały zniszczone w atmosferze zderzają się z powierzchnią Ziemi, tworząc na niej kratery, oraz eksplozja powietrza (AEC), w której obiekt ulega całkowitemu zniszczeniu w atmosferze. Możliwe są również katastrofy kombinowane. Przykładem USC jest krater meteorytu Arizona o średnicy 1,2 km, powstały około 50 tysięcy lat temu w wyniku upadku meteorytu żelaznego o masie 10 tysięcy ton, a IHC to katastrofa Tunguska (meteoryt o średnicy 50 m został całkowicie rozproszony w atmosferze).

Konsekwencje katastrof wynikających z oddziaływania obiektów kosmicznych na Ziemię mogą być następujące:

przyrodniczo-klimatyczne - wystąpienie skutków zimy nuklearnej, zakłócenie równowagi klimatyczno-ekologicznej, erozja gleb, nieodwracalne i odwracalne oddziaływania na florę i faunę, zanieczyszczenie atmosfery tlenkami azotu, obfite kwaśne deszcze, niszczenie warstwy ozonowej atmosfera, masowe pożary; śmierć i klęska ludzi;

Gospodarcze – niszczenie obiektów gospodarczych, konstrukcji inżynierskich i komunikacyjnych, w tym niszczenie i uszkadzanie szlaków komunikacyjnych;

Kulturowo-historyczne – niszczenie wartości kulturowych i historycznych;

Polityczny – możliwe powikłanie sytuacji międzynarodowej związane z migracją ludności z miejsc katastrofy i osłabieniem poszczególnych państw.

Czynniki wpływające w wyniku narażenia na CO.

Czynniki niszczące i ich energia w każdym konkretnym przypadku zależą od rodzaju katastrofy, a także od miejsca upadku obiektu kosmicznego i są w dużej mierze podobne do czynników uszkadzających charakterystycznych dla broni jądrowej (z wyjątkiem radiologicznych).

To są:

Fala uderzeniowa:

Powietrze - powoduje niszczenie budynków i budowli, komunikacji, linii komunikacyjnych, uszkodzenia autostrad, szkody dla ludzi, flory i fauny;

W wodzie - zniszczenia i uszkodzenia budowli hydrotechnicznych, jednostek pływających nawodnych i podwodnych, częściowe uszkodzenia flory i fauny morskiej (w miejscu katastrofy), a także klęski żywiołowe (tsunami) prowadzące do zniszczeń na obszarach przybrzeżnych;

W ziemi - zjawiska podobne do trzęsień ziemi (niszczenie budynków i budowli, komunikacja inżynierska, linie komunikacyjne, autostrady, śmierć i obrażenia ludzi, flora i fauna).

· Promieniowanie świetlne prowadzi do niszczenia wartości materialnych, pojawienia się różnych efektów atmosferycznych i klimatycznych, śmierci i obrażeń ludzi, flory i fauny.

· Impuls elektromagnetyczny oddziałuje na sprzęt elektryczny i elektroniczny, uszkadza systemy łączności, transmisje telewizyjne i radiowe itp.

Elektryczność atmosferyczna – skutki działania czynnika uszkadzającego są podobne do skutków wyładowania atmosferycznego.

· Substancje trujące – jest to występowanie zanieczyszczenia gazowego atmosfery na obszarze katastrofy, głównie tlenkami azotu i jego toksycznymi związkami.

· Aerozolowe zanieczyszczenie atmosfery – efekt ten jest podobny do burz piaskowych, a przy katastrofie o dużej skali może doprowadzić do zmiany warunków klimatycznych na Ziemi.

Wtórne czynniki niszczące pojawiają się w wyniku niszczenia elektrowni jądrowych, zapór, zakładów chemicznych, magazynów różnego przeznaczenia, składowisk odpadów promieniotwórczych itp.

Zagrożenie dla planety Ziemia reprezentują takie kosmiczne „goście” i zjawiska jak: asteroidy (małe planety), komety, meteoryty, wirusy przynoszone przez ciała kosmiczne z kosmosu, zaburzenia na słońcu, czarne dziury, narodziny supernowych.

Ziemia nieustannie napotyka małe kosmiczne ciała. Bardziej słusznie nazywać te spotkania kolizjami, ponieważ nasza planeta porusza się po orbicie z prędkością około 30 km/s, a ciało niebieskie leci też w kierunku Ziemi po swojej orbicie z prędkością tego samego rzędu. Jeśli ciało jest małe, to zderzając się z górnymi warstwami ziemskiej atmosfery, zostaje otoczone warstwą gorącej plazmy i całkowicie wyparowuje. Takie cząstki w nauce nazywane są meteorami, a wśród ludzi „spadającymi gwiazdami”. Meteor nagle miga i rysuje szybko zanikający ślad na nocnym niebie. Czasami zdarzają się „deszcz meteorytów" - masowe pojawienie się meteorów, gdy Ziemia spotyka roje meteorów, czyli strumienie. Rój Perseidów jest dobrze znany, obserwowany w rejonie konstelacji Perseusza. Związane z nimi „starfalls” obchodzone są co roku w noce blisko 12 sierpnia. A co 33 lata, w połowie listopada, deszcz meteorów Leonidów, obserwowany w rejonie konstelacji Lwa, „zlewa się” na Ziemię. Ostatni raz to wydarzenie miało miejsce 16-18 listopada 1998 roku. Zupełnie inaczej wygląda spotkanie Ziemi z większym ciałem. Paruje tylko częściowo, wnika w dolne warstwy atmosfery, czasami rozpada się na kawałki lub eksploduje, a tracąc prędkość spada na powierzchnię ziemi. Takie ciało w locie nazywa się kulą ognia, a to, co wyleciało na powierzchnię, nazywa się meteorytem.

W XVIII wieku małe planety - asteroidy - zostały po raz pierwszy odkryte za pomocą teleskopu. Do naszych czasów odkryto ich już kilkaset, a orbity około 500 z nich przecinają orbitę Ziemi lub zbliżają się do niej niebezpiecznie. Niewykluczone, że w rzeczywistości takich asteroid jest więcej – kilka tysięcy. Komety mogą również stanowić poważne zagrożenie dla Ziemi: najwyraźniej w historii ludzkości było ich około 2000. A Ziemia jest stale spotykana z małymi ciałami kosmicznymi. „Nauka i życie” nr 8, 1995; Nr 3, 2000 Rocznie na Ziemię spada prawie 20 tysięcy meteorytów, ale zdecydowana większość z nich ma bardzo małe rozmiary i masę. Najmniejsze – ważące zaledwie kilka gramów – nie docierają nawet na powierzchnię naszej planety, spalając się w gęstych warstwach jej atmosfery. Ale już 100 gramów osiąga i jest w stanie wyrządzić znaczne szkody zarówno żywej istocie, jak i budynkowi lub na przykład pojazdowi. Ale na szczęście według statystyk ponad 2/3 meteorytów dowolnej wielkości wpada do oceanu i tylko dość duże mogą spowodować tsunami. Wpadnięcie do oceanu małych ciał kosmicznych prowadzi do znacznie mniej niebezpiecznych konsekwencji niż w przypadku upadku na ląd, w wyniku czego na Ziemi pojawiają się kratery.

Spośród stosunkowo dużych kraterów na Ziemi znanych jest ponad 230. Zakłada się, że upadek dużych ciał kosmicznych na Ziemię doprowadził do śmierci znacznej części bioty. A w szczególności - do śmierci 2/3 organizmów żywych, w tym dinozaurów, która nastąpiła 65 mln lat temu w wyniku zderzenia dużego jądra asteroidy lub komety z Ziemią. Możliwe, że z tym wydarzeniem związane jest pojawienie się krateru o średnicy 180 km na półwyspie Jukatan: wiek tego krateru to 64,98 ± 0,04 mln lat. Ale tak poważne katastrofy zdarzają się rzadko i nie są spodziewane w dającej się przewidzieć przyszłości, podczas gdy zderzenia z Ziemią meteorytów, w tym dużych, a zatem mogących sprowadzić na ludzkość niemałe katastrofy, są całkiem prawdopodobne. Optymizm jest jednak inspirowany faktem, że współczesna nauka jest w stanie nie tylko przewidywać, ale także zapobiegać takim kolizjom. W końcu astronomowie są w stanie obliczyć trajektorię lotu ciała kosmicznego na kilka lat naprzód, a to wystarczy, aby znaleźć sposób na jej zmianę lub, w skrajnych przypadkach, zniszczenie samego meteorytu A. Mikisha, M. Smirnow. Katastrofy ziemskie spowodowane upadkiem meteorytów. "Vestnik RAS" Tom 69, nr 4, 1999, s. 327-336

Według statystyk zderzenia Ziemi z asteroidą o średnicy do półtora kilometra mogą wystąpić mniej więcej raz na 300 tysięcy lat. Im dłużej nasz świat przeżył bez spotkań z „bombami kosmicznymi”, tym większe prawdopodobieństwo takiego zdarzenia w przyszłości.

Na zdjęciach wykonanych z kosmosu na ciele planety o średnicy od dziesiątek do kilku tysięcy kilometrów widocznych jest około 4 tysięcy dziwnych struktur pierścieniowych. To nic innego jak ślady trafień „kosmicznych pocisków”. Oczywiście w trwającym deszczu meteorytów, niezbyt duże (jak na przestrzeń kosmiczną, oczywiście standardy) są bardziej powszechne ciała, na przykład masa meteorytu Sikhote-Alin, który spadł na Dalekim Wschodzie w 1947 roku, osiągnęła 100 ton. Meteoryt, który rozbił się na pustyni Gobi, ważył 600 ton. Ale nawet po spotkaniu z takimi „dziećmi” na ciele Ziemi pozostają bardzo widoczne blizny i „ospy”. Tak więc kamyk, który kiedyś spadł w Arizonie, pozostawił krater o średnicy prawie półtora kilometra i głębokości 170 metrów. .

Kamienie wędrujące w kosmosie od czasu do czasu gwiżdżą obok naszej planety, „jak kule w świątyni”.

Z oficjalnych źródeł:

1932 Asteroida Apollo zaatakowała Ziemię. Kamienna „bomba” o średnicy jednego kilometra chybiła o 10 milionów kilometrów. Trochę na kosmiczną skalę.

1936 Asteroida „Adonis” wyłoniła się z ciemności kosmosu już w odległości 2 milionów kilometrów.

1968 Mikroplaneta Ikar rzuciła się niebezpiecznie blisko.

1989 Asteroida o średnicy około kilometra przecięła ziemską orbitę, omijając naszą planetę zaledwie o sześć godzin.

W maju 1996 roku, z prędkością 20 kilometrów na sekundę, asteroida o średnicy pięćset metrów przeleciała z prędkością 20 kilometrów na sekundę… Gdyby taki okruch zderzył się z Ziemią, siła eksplozji osiągnęłaby około 3000 megaton ekwiwalentu TNT. A konsekwencje są takie, że dalsze istnienie naszej cywilizacji stało się bardzo wątpliwe.

W 1997 roku po orbicie Ziemi przecięły dwie kolejne duże asteroidy... Nie można powiedzieć, że ludzkość jest tak bezbronna wobec niebezpieczeństwa meteorytów. Szacuje się, że istniejące dziś pociski bojowe mogą spotkać się przy zbliżaniu się do Ziemi i zniszczyć każde ciało kosmiczne o średnicy do kilometra. Plan takiego przechwycenia powstał w latach 60., kiedy asteroida Icarus niebezpiecznie zbliżyła się do naszej planety.

Ostatnio ten problem został ponownie poruszony. Zagrożenie z kosmosu zostało omówione na Międzynarodowej Konferencji „Asteroid Hazard”, która odbyła się w Petersburgu. Te same pytania zostały poruszone podczas sympozjum „Kosmiczna obrona Ziemi”, które odbyło się w rosyjskim tajnym mieście Snieżyńsk. W krótkim czasie odbyło się kolejne spotkanie przedstawicielskie (tym razem w Rzymie), na którym ogłoszono utworzenie „straży kosmicznej” – międzynarodowej organizacji, która stawia przed

Ochrona przestrzeni kosmicznej jest konieczna i musi być wieloaspektowa, ponieważ Ziemia musi być chroniona nie tylko przed „niebiańskimi kamieniami”, ale także przed innymi nieszczęściami dostarczanymi nam przez kosmos.

Tajemnica pochodzenia nowych wirusów skłoniła niektórych naukowców do zasugerowania, że ​​ta plaga przybywa do nas z kosmosu.Nie da się przecenić niebezpieczeństwa takich „darów”. Przypomnij sobie przynajmniej legendarną „hiszpańską grypę” (przestarzałą nazwę grypy, która istniała na początku XX wieku). Podczas pandemii grypy w Hiszpanii w latach 1918-1919 z powodu tej choroby zmarło około 20 milionów ludzi. Śmierć nastąpiła w wyniku ostrego zapalenia i obrzęku płuc. Dziś naukowcy uważają, że to wcale nie grypa doprowadziła do tak wielu ofiar, ale jakaś inna, wciąż nieznana choroba.

W tamtych latach wirusologia była w powijakach i nie mogła jednoznacznie zidentyfikować przyczyny choroby. W niektórych laboratoriach na całym świecie zachowały się próbki tkanek osób, które zmarły podczas pandemii hiszpańskiej grypy, ale badania przeprowadzone wiele lat później nie wykazały tam drobnoustrojów, które miałyby tak śmiertelne właściwości.

Obecnie planowana jest ekshumacja zwłok na wyspie Svalbard, gdzie na początku XX wieku działała kopalnia, a w wiecznej zmarzlinie ciała górników, którzy zginęli podczas pandemii mogą zawierać nieznanego wirusa. Wirusolodzy naciskają na te badania, ponieważ epidemie zdarzają się cyklicznie, a lekarze muszą dokładnie poznać prawdziwą naturę „hiszpańskiej grypy” z początku wieku, aby zapobiec śmierci, jeśli choroba powróci, gdy Ziemia ponownie przekroczy chmurę kosmiczny pył, prawdopodobnie zainfekowany wirusami.

Słońce również daje nam „prezenty”. Naukowcy przypominają sobie katastrofalne wydarzenie, które miało miejsce w marcu 1989 roku w Quebecu. Po potężnym rozbłysku słonecznym strumień cząstek dotarł do powierzchni naszej planety, powodując katastrofę spowodowaną przez człowieka w Kanadzie - wszystkie generatory prądu zepsuły się tam, a sześć milionów ludzi zostało pozbawionych ciepła i światła przez prawie dzień.

Wielu naukowców twierdzi, że obecna aktywność Słońca stwarza możliwość ponownego wystąpienia „kataklizmu Quebecu” w bardzo niedalekiej przyszłości. Kilka amerykańskich satelitów kosmicznych już rzekomo uległo awarii z powodu potężnych emisji słonecznych pędzących w kierunku Ziemi.

Natomiast na wydziale fizyki słonecznej Instytutu Astronomicznego. Sternberg jest pocieszany przez ludzkość, mówiąc, że sytuacja jest w normalnym zakresie i nie oczekuje się niczego nadprzyrodzonego. Tak, kilka satelitów zostało uszkodzonych, ale hałas wokół tego wydarzenia jest spowodowany bardziej chęcią zdobycia pieniędzy na ich programy badawcze niż realnym niebezpieczeństwem.

Jednak data ewentualnego przyszłego spotkania z kolejną „bombą kosmiczną” została już ustalona - 14 sierpnia 2126 r. Prognozę wykonał szanowany amerykański astronom Brian Marsden. Przewidział kolizję z kometą Swift-Tatla. Mówimy o lodowej górze o średnicy 10 kilometrów. Jego uderzenie w Ziemię będzie równoznaczne z wybuchem 100 milionów potężnych bomb atomowych. Będziemy wierzyć, że do tego czasu ziemska cywilizacja z pewnością będzie w stanie uchronić się przed wszelkimi kometami i meteorytami.

Nie wolno nam zapominać, że nasza planeta jest tym samym kamiennym pociskiem, który pędzi przez przestrzeń z wielką prędkością. I na tej drodze przez przestrzenie Wszechświata nasza Ziemia czeka na najbardziej nieoczekiwane i niebezpieczne niespodzianki. Eksperci mówią o śmiertelnych sektorach Galaktyki, w których znajdują się miniaturowe „czarne dziury”, rozproszone chmury trujących gazów, „bąbelki” o zmienionych właściwościach przestrzennych i czasowych...

Niestety nie ma wystarczających środków na obronę kosmiczną i badania w tej dziedzinie, nawet w krajach cywilizowanych.

W szczególności, chociaż amerykańska agencja kosmiczna NASA jest w stanie wykryć prawie wszystkie asteroidy zagrażające Ziemi, departament nie ma wystarczających środków na te cele. Aby wykryć około 20 000 asteroid i komet potencjalnie niebezpiecznych dla planety (co stanowi około 90% możliwych), NASA potrzebuje miliarda dolarów do 2020 roku. W 2005 roku Kongres USA polecił agencji opracowanie planu śledzenia trajektorii większości asteroid i komet.

Ponadto naukowcy musieli zidentyfikować najbardziej niebezpieczne z nich i zaproponować projekt ich ucieczki z planety. NASA śledzi obecnie głównie największe obiekty kosmiczne, które mają ponad kilometr średnicy. Jednak co najmniej 769 znanych asteroid i komet, których średnica nie przekracza 140 metrów, jest obserwowanych mniej dokładnie. Chociaż naukowcy zauważają, że nawet małe obiekty stanowią zagrożenie dla Ziemi, ponieważ ich wybuchy w pobliżu planety w wyniku ogrzewania mogą prowadzić do znacznych zniszczeń. Aby w pełni śledzić ruch asteroid, NASA oferuje dwie opcje: albo zbudować nowy teleskop naziemny o wartości 800 milionów dolarów, albo wystrzelić kosmiczny teleskop na podczerwień o wartości 1,1 miliarda dolarów. Administracja USA uważa obie opcje za zbyt drogie http://Polit.ru.

Kosmos jest więc pełen niebezpieczeństw dla życia, zwłaszcza asteroid, meteorytów, komet grożących zderzeniem z Ziemią. Liczba zagrożeń rośnie wraz z odległością w kosmos: na przykład supernowe, które emitują wystarczająco dużo promieniowania, aby przebić się przez ochronną warstwę ozonową Ziemi. Nowe badania wykazały, że aby tak się stało, poprzednia gwiazda musi znajdować się 25 lat świetlnych od Ziemi – tak blisko, że może się to zdarzyć tylko raz lub dwa razy na miliard lat. Wcześniej uważano, że ryzyko to jest znacznie wyższe. Fizyk Malvin Ruderman z Columbia University obliczył w 1974 roku, że promienie kosmiczne i gamma z supernowej oddalonej o 50 lat świetlnych mogą zniszczyć większość warstwy ozonowej w ciągu dziesięcioleci. Ale najnowsze szacunki Neila Gerelsa z Goddard Space Flight Center pozwalają odetchnąć z ulgą. Naukowiec wykorzystał szczegółowy model atmosfery, aby zrozumieć, w jaki sposób tlenek azotu, związek katalizowany przez promieniowanie supernowej, niszczy ozon. Okazało się, że aby do atmosfery przeniknąć dwukrotnie więcej promieni ultrafioletowych niż teraz, gwiazda musi eksplodować w odległości nie większej niż 25 lat świetlnych. Dziś, w tak niewielkiej odległości od Ziemi, nie ma ani jednej gwiazdy na tyle dużej, by umarła, zamieniając się w supernową. Co więcej, takie gwiazdy bardzo rzadko zbliżają się do Układu Słonecznego, więc supernowa może tu wystąpić nie częściej niż raz na 700 milionów lat.

Istnieje niebezpieczeństwo związane z tak zwanymi czarnymi dziurami. Słynny fizyk Stephen Hawking został zmuszony do ponownego rozważenia swojej teorii czarnych dziur. Wcześniej uważano, że żaden obiekt nie jest w stanie wydostać się z potężnego pola grawitacyjnego czarnej dziury. Jednak później naukowiec doszedł do wniosku, że informacje o tych obiektach, które wpadły do ​​kosmicznej dziury, mogą zostać wypromieniowane z powrotem w postaci przekształconej. Ta wypaczona informacja z kolei zmienia istotę obiektu. „Zainfekowany” w ten sposób obiekt przetwarza wszelkie informacje o obiekcie, który napotka na swojej drodze. Co więcej, jeśli chmura dotrze do Ziemi, to efekt jej oddziaływania na planetę będzie podobny do rozlania wody na odręcznie pisany atramentem tekst, który koroduje słowa i zamienia się w bałagan.

Rozbłyski słoneczne są niebezpieczne. Międzyplanetarna fala uderzeniowa generowana przez rozbłysk słoneczny docierająca do Ziemi powoduje zorzę polarną, widoczną nawet na średnich szerokościach geograficznych. Prędkość wyrzucanego materiału może wynosić około 908 km/s (obserwowana w 2000 roku). Wyrzut, składający się z gigantycznych chmur elektronów i pól magnetycznych, docierający do Ziemi może wywołać duże burze magnetyczne, które mogą zakłócać komunikację satelitarną. Koronalne wyrzuty masy mogą przenosić do 10 miliardów ton naelektryzowanego gazu z korony Słońca, rozprzestrzeniając się z prędkością do 2000 km/s. W miarę jak stają się coraz bardziej, otaczają Słońce, tworząc halo wokół naszej gwiazdy. Może to zabrzmieć złowieszczo, ale w rzeczywistości takie emisje nie stanowią zagrożenia dla ludzi na Ziemi. Pole magnetyczne naszej planety służy jako niezawodny ekran ochronny przed wiatrem słonecznym. Kiedy wiatr słoneczny dociera do magnetosfery – obszaru wokół Ziemi kontrolowanego przez jej pole magnetyczne – znaczna część materii jest odchylana daleko poza naszą planetę. Jeśli fala wiatru słonecznego jest duża, może skompresować magnetosferę i wywołać burzę geomagnetyczną. Ostatni raz takie zdarzenie miało miejsce na początku kwietnia 2000 roku.

Uważamy, że głęboka przestrzeń kosmiczna jest odległa i nieosiągalna, ale w rzeczywistości wydarzenia w tym właśnie kosmosie mogą pomóc przyspieszyć ewolucję życia na Ziemi. Trafiliśmy tu przez przypadek. Ewolucja może przebiegać wzdłuż innej gałęzi rozwoju; wszelkie szanse na spontaniczne powstanie życia są tak małe, że można je nazwać przypadkowymi. Życie na Ziemi powstało dzięki łańcuchowi przypadkowych zdarzeń, dziwnych sytuacji, wygodnych katastrof, od epok lodowcowych po uderzenia asteroid - i oto jesteśmy.

Biorąc to wszystko za pewnik, możemy zrozumieć historię życia tylko wtedy, gdy wybierzemy szersze pole widzenia. Organizmy są kształtowane przez ich środowisko, a te środowiska są z kolei kształtowane przez potężne siły geologiczne, takie jak wulkany i pokrywy lodowe, a także zmiany klimatyczne.

A jednak powinniśmy jeszcze bardziej poszerzyć nasze horyzonty, odrzucić sieć dalej. Co by było, gdyby te potężne siły były pod wpływem jeszcze potężniejszych sił z szerszego wszechświata? Czy kosmiczne wydarzenia w naszym Układzie Słonecznym, a nawet w naszej galaktyce odegrały jakąś rolę? Czy powinniśmy dosłownie podziękować naszym gwiazdom za to, że tu są?

Najbardziej znanym przykładem zmiany ewolucyjnej spowodowanej wydarzeniami astronomicznymi jest wyginięcie dinozaurów, które zostało spowodowane upadkiem gigantycznego meteorytu 66 milionów lat temu. Ta hipoteza została po raz pierwszy wysunięta przez Luisa Alvareza, jego syna, geologa Waltera i ich kolegów w 1980 roku.

Naukowcy odkryli, że skały osadowe, które powstały na całym świecie podczas wyginięcia dinozaurów, zawierają duże ilości rzadkiego pierwiastka irydu. Naukowcy zasugerowali, że iryd może pochodzić z pyłowych szczątków meteorytu, który uderzył w Ziemię. Na asteroidach, które były najbardziej prawdopodobnym źródłem kultowego meteorytu, iryd występuje znacznie częściej niż na Ziemi.

Pytaniem otwartym jest, jak dokładnie taki upadek mógł zabić dinozaury. Ale jest kilka możliwości.

Uwolniona energia może spowodować globalne pożary lasów. Naukowcy obliczyli, że aby dostarczyć wymaganą ilość irydu, meteoryt musiałby mieć średnicę rzędu 10 kilometrów. Uderzenie takiego potwora uwolniłoby miliony razy więcej energii niż bomba wodorowa. Co więcej, kurz i zanieczyszczenia wyrzucane w powietrze mogą blokować światło słoneczne i powodować stopniowy spadek temperatury w ciągu najbliższych kilku lat.

W 1991 roku hipoteza upadku zyskała nowy impuls, gdy naukowcy odkryli krater uderzeniowy o szerokości ponad 160 kilometrów w miejscu Chicxulub na meksykańskim półwyspie Jukatan. Jego wiek geologiczny dokładnie zbiegł się z okresem wyginięcia.

Jak dokładnie uderzenie meteorytu wpłynęło na śmierć dinozaurów, nie jest w pełni zrozumiałe; istnieją dowody na to, że byli już blisko tego. Niemniej jednak logiczne jest założenie, że tak potężne wydarzenie powinno pozostawić jakiś ślad w historii ewolucyjnej. A to odkrycie wywołało zaniepokojenie możliwym dzisiaj upadkiem niszczycielskiego meteorytu.

Ponadto uderzenia meteorów nie są jedynym wyjaśnieniem wymierania, które miało miejsce 66 milionów lat temu.

Tokuhiro Nimura jest naukowcem z Japońskiego Stowarzyszenia Strażników Kosmicznych, które zostało utworzone w celu obserwowania obiektów bliskich Ziemi, które mogą uderzyć w planetę. W marcu 2016 r. Nimura i współpracownicy zasugerowali, że wymieranie, globalne ochłodzenie i warstwa irydu mogą być spowodowane przejściem Układu Słonecznego przez obłok molekularny: jeden z dużych obłoków gazu i pyłu w kosmosie, z którego powstają gwiazdy. W miarę gromadzenia się pyłu w atmosferze utworzył mgłę, która odbijała światło słoneczne i chłodziła planetę.

Podstawowa idea sięga sugestii brytyjskiego astronoma Williama McCree w 1975 roku. Uważał, że gdyby Ziemia przeszła przez „pasmo” międzygwiazdowego pyłu, rozpoczęłaby się epoka lodowcowa. Jednocześnie astronomowie Mitchell Begelman i Martin Rees zauważyli, że taki pył może wpływać na sposób, w jaki cząstki słoneczne wnikają w atmosferę naszej planety i wystawiać planetę na działanie wysokich dawek promieniowania, dodatkowo nasilając wymierania i zmiany klimatyczne.

Teraz Nimura wskrzesił pomysł McCree, argumentując, że upadek Chicxulub nie był wystarczająco katastrofalny, aby spowodować wszystkie wymieranie w późnej kredzie.

Jednak w tej chwili są to głównie spekulacje.

„Pomysł wydał mi się bardzo interesujący i prawdopodobny, ale jak dotąd nie został rozwinięty i nie ma wyraźnych dowodów na poparcie” – mówi astronom Martin Beach z Campion College na Uniwersytecie Regina w Saskatchewan w Kanadzie.

To wydarzenie trwające 66 milionów lat było tylko jednym z kilku znanych „masowych wymierań”, w których nagle zniknęło wiele gatunków na całej planecie.

Największe wyginięcie nastąpiło pod koniec okresu permu 252 miliony lat temu, kiedy co najmniej 96% całego życia na Ziemi wymarło. Całe współczesne życie wywodzi się z tych 4%, które przeżyły, więc jasne jest, że historia ewolucyjna mogłaby wyglądać zupełnie inaczej, gdyby nie doszło do wyginięcia. Kiedy gatunki wymierają, te, którym dano taką możliwość, ewoluują i maksymalnie ją wykorzystują, dyktując różnorodność gatunków, która w innym przypadku by nie istniała.

Paleontolodzy od dawna debatują, co spowodowało te masowe wymierania.

Możliwe, że, podobnie jak mniejsze spadki populacji, mogą być integralną częścią funkcjonowania ekosystemów. Ponieważ całe życie jest ze sobą połączone, niewielka zmiana w jednej populacji może wywołać efekt domina, wysyłając fale uderzeniowe w całym systemie.

Ale jest bardziej prawdopodobne, że przynajmniej część masowych wymierań była spowodowana zewnętrznymi wpływami na żywy świat.

Jedno z takich masowych wymierań miało miejsce pod koniec okresu triasu. Około połowa wszystkich gatunków na Ziemi zniknęła. To wydarzenie mogło być również spowodowane wzrostem aktywności wulkanicznej, zmianą klimatu, ale najprawdopodobniej spadkiem meteorytu.

Takie katastrofalne wydarzenia nie mogą być wynikiem czystego przypadku, przypadkowej komety lub asteroidy uderzającej w Ziemię. Zamiast tego kosmiczne okoliczności mogą systematycznie przybliżać takie obiekty do naszego świata.

Najbardziej znanym z tych pomysłów jest to, że Słońce ma słabą gwiazdę towarzyszącą, która jest tak daleko, że nigdy nie była bezpośrednio obserwowana. Ta gwiazda, „Nemesis” lub „Gwiazda Śmierci”, okresowo wyciąga kawałki lodowej skały z obrzeży Układu Słonecznego i wysyła je, by spędzały czas w naszym sąsiedztwie.

Pomysł ten został zaproponowany w 1984 roku przez dwa zespoły astronomów: Daniela Whitmire'a i Alberta Jacksona oraz Marka Davisa, Richarda Mullera i Pete'a Huta. Wszyscy oni opierali się na wcześniejszym odkryciu, że masowe wymieranie występowało w regularnych odstępach około 26 milionów lat w ciągu ostatnich 500 milionów lat.

Być może więc przyciąganie grawitacyjne Nemezis, które krąży wokół Słońca po orbicie oddalonej od nas o 1,5 roku świetlnego, zakłóciło obłok Oorta: zbiór lodowych obiektów, które znajdują się 0,8 do 3 lat świetlnych za orbitą Plutona, słabo związane przez grawitacja Słońce. Obłok Oorta jest źródłem „długookresowych” komet, które powracają do wewnętrznego układu słonecznego mniej więcej co dwieście lat.

Nemezis musi być maleńką gwiazdą, być może czerwonym lub nawet brązowym karłem nie większym od Jowisza. Dlatego nigdy nie została zauważona. Z tej odległości trudno byłoby dostrzec nawet naszymi najpotężniejszymi teleskopami.

Ale to nie jedyny problem z teorią Nemezis.

W badaniu opublikowanym w 2010 roku astrofizyk Adrian Melott z University of Kansas i paleontolog Richard Bambach ze Smithsonian Institution w Waszyngtonie postanowili przyjrzeć się skamieniałościom na nowo, korzystając z najnowszych danych. Potwierdzili, że masowe wymieranie zdarzało się co 27 ​​milionów lat. Ale taki obraz jest zbyt zwyczajny, aby pasował do idei Nemezis. Na tak odległego karła nieuchronnie miałyby wpływ inne pobliskie gwiazdy, wytwarzając mniej stały strumień komet.

Nie, zdecydowali naukowcy. Fale masowego wymierania muszą być napędzane nie przez towarzyszącą nam gwiazdę, ale przez inną planetę.

W 1985 roku Whitmire i jego kolega John Matese zasugerowali, że może istnieć stosunkowo mała, skalista planeta o masie pięciu razy większej od Ziemi, krążąca daleko poza Neptunem w Układzie Słonecznym. Ta planeta może zwężać komety nie z obłoku Oorta, ale z bliższego pasa Kuipera. Jest to kolejny lodowy dysk skalny na skraju Układu Słonecznego, Pluton i jego księżyc Charon są rozpoznawani jako członkowie. Whitmire i Matese nazwali swój hipotetyczny obiekt „Planeta X”.

Możliwe, że nie udało nam się jeszcze znaleźć innej planety w Układzie Słonecznym, która jest większa od Ziemi. Zanim sonda New Horizons dotarła do Plutona i Charona w 2015 roku, mieliśmy dość złe zdjęcia tych obiektów i dopiero zaczynaliśmy szukać większych ciał w Pasie Kuipera. Jeśli planeta X jest ciemna i nie odbija światła, może umknąć naszym teleskopom.

Co więcej, w styczniu 2016 roku astronomowie zasugerowali, że w Układzie Słonecznym może istnieć dziewiąta planeta, poza Neptunem, o masie 10 Ziemi. Propozycja wyrosła z obserwacji widocznych obiektów pasa Kuipera, które wydawały się być zaniepokojone niewidzialnym wpływem.

Jeśli ta planeta istnieje, jest mało prawdopodobne, by zrobiła to, co twierdzi, że stoi za Planetą X. Ale historia pokazuje, że jest wiele rzeczy, których nie wiemy o naszym własnym podwórku.

Whitmire, obecnie na Uniwersytecie Arkansas, postanowił posunąć hipotezę Planety X jeszcze dalej. W 2015 roku pokazał, że pomysł ten jest zgodny z 27-milionowym cyklem wymierania obserwowanym przez Melotta i Bambacha. Co więcej, Whitmire mówi, że drugim takim obiektem jest planeta Y? - mógłby wyjaśnić inną fluktuację w zapisie kopalnym.

Obraz ten został zauważony przez Richarda Mullera i Roberta Rohde w 2005 roku. Odkryli, że różnorodność gatunków morskich rośnie i maleje co 62 miliony lat: ta fluktuacja musi być spowodowana zmianą tempa wymierania lub tempa specjacji.

Fale komet wywołane przez „ukryte” planety mogą być wyjaśnieniem tych wzorców, mówi Melott. Dodaje jednak, że za tymi wahaniami mogą kryć się inne, bardziej odległe wydarzenia kosmiczne.

W 2007 roku Melott i jego kolega Michaił Miedwiediew stwierdzili, że puls trwający 62 miliony lat może być spowodowany regularnym elementem podróży naszego Układu Słonecznego przez Drogę Mleczną.

Nasza galaktyka ma kształt naczynia. Gdy się obraca, Słońce wschodzi i opada na płaszczyźnie galaktycznej, jak koń na karuzeli. Te zmiany położenia mogą zmienić ilość promieni kosmicznych, które przepływają przez Układ Słoneczny i uderzają w Ziemię.

Promienie kosmiczne to wysokoenergetyczne cząstki subatomowe, protony i elektrony, unoszące się w przestrzeni. Uważa się, że muszą narodzić się w wysokoenergetycznych procesach astronomicznych. Niektóre rodzą się w supernowych: gwiazdach, które eksplodują, gdy wyczerpie się ich paliwo. Inne rodzą się w czarnych dziurach w centrach innych galaktyk.

Mogą one wpływać na środowisko Ziemi i naszą ewolucję na różne sposoby.

Same promienie kosmiczne mogą być szkodliwe. Kiedy zderzają się z cząsteczkami w powietrzu, tworzą deszcz cząsteczek, które mogą powodować mutacje w DNA. Zwykle jest to złe na całe życie. Jednak niskie wskaźniki mutacji mogą w rzeczywistości zwiększyć różnorodność, uczynić życie bardziej zróżnicowanym.

Zderzenia promieniowania kosmicznego mogą również zmienić skład chemiczny atmosfery. Mogą wytwarzać naładowane elektrycznie cząstki, które wpływają na tworzenie się chmur, a tym samym na klimat, lub mogą niszczyć warstwę ozonową, która chroni Ziemię przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym słońca.

Ponieważ uważa się, że wiele promieni kosmicznych jest tworzonych przez supernowe w naszej galaktyce, chybotanie w górę iw dół naszego Układu Słonecznego może zmienić przepływ promieni kosmicznych, ze wszystkimi implikacjami dla życia na Ziemi.

Jednak dość dziwne jest, że te efekty pojawiły się tylko wśród skamielin morskich. W każdym razie można by oczekiwać, że organizmy żyjące w morzu są lepiej chronione przed deszczem szkodliwych cząstek niż organizmy żyjące na lądzie.

Nawet Melott uważa teraz, że ten pomysł nie może wyjaśnić 62-milionowego cyklu w zapisie kopalnym. W 2011 roku zasugerował, że może to być wrodzony geologiczny „impuls Ziemi”, prawdopodobnie związany ze zmianami aktywności tektonicznej.

Melott mówi, że istnieje podobny wzorzec zmian w składzie osadów morskich. Tego można by się spodziewać po zmianach tempa budowy gór i erozji spowodowanej przesunięciami płyt tektonicznych.

Promienie śmierci z kosmosu wydają się być dobrym powodem niektórych zmian ewolucyjnych obserwowanych w zapisie kopalnym.

Jesteśmy stale narażeni na niski poziom promieniowania kosmicznego. Ale pojedyncza supernowa może wyzwolić tak śmiercionośny wybuch tych cząstek, że wysterylizuje planetę, jeśli nie ma szczęścia, by znajdować się w pobliżu i we właściwym kierunku.

Gwiazdy cały czas przechodzą w supernową; w tym czasie mogą chwilowo świecić jaśniej niż całe galaktyki. Każdego roku widzimy wiele supernowych w innych galaktykach, ale w naszej własnej galaktyce ludzie ostatni raz widzieli supernową 140 lat temu. Inny, urodzony w 1572 roku, był tak jasny, że astronom Tycho Brahe zobaczył go gołym okiem i z powodzeniem opisał.

Supernowa Tycho była bezpiecznie odległa, 7500 lat świetlnych stąd. Gdyby taka eksplozja zdarzyła się znacznie bliżej nas, byłaby to poważna katastrofa. Ziemia zostałaby ogolona do łysiny w deszczu cząstek, promieni rentgenowskich i promieni gamma.

Czy to się kiedykolwiek wydarzyło?

Uważa się, że supernowa musiałaby znajdować się w promieniu 30 lat świetlnych, aby miała niszczący wpływ na Ziemię. Niewiele jest tak blisko nas gwiazd.

Jednak w 2002 roku badania przeprowadzone przez astronomów wykazały, że w ciągu ostatnich 11 milionów lat mogło powstać 20 supernowych w promieniu 420 lat świetlnych od Ziemi, tylko z jednej grupy gwiazd. Takie wydarzenia mogą pozostawić ślady w zapisie kopalnym.

Na pewno pozostawili ślady w skałach osadowych. Supernowe rozpraszają w kosmos zewnętrzne warstwy wybuchającej gwiazdy, w tym niektóre atomy, których nie ma na Ziemi.

Jednym z takich wymownych produktów supernowych jest żelazo-60, które nie występuje naturalnie na Ziemi. W 1999 roku fizycy odkryli wysoki poziom żelaza-60 w strukturach geologicznych głęboko w oceanie - skorupy żelazomanganu uformowane w ciągu ostatnich 5 milionów lat. Żelazo-60 zostało również znalezione w glebie księżycowej i wydaje się, że pochodzi z dwóch supernowych oddalonych o 320 lat świetlnych, odpowiednio siedem i dwa miliony lat temu.

Wydaje się, że ostatnie eksplozje pozostawiły ślady w zapisie kopalnym.

W badaniu opublikowanym w sierpniu 2016 r. astrofizyk Sean Bishop z Uniwersytetu Technicznego w Monachium wraz ze współpracownikami poinformował o odkryciu żelaza-60 w kopalnych kryształach tlenku żelaza. Kryształy te zostały pierwotnie wykonane przez bakterie, które wykorzystują tlenek magnetyczny do wyrównania z polem magnetycznym Ziemi. Żelazo-60 zaczęło pojawiać się w takich skamielinach w osadach morskich powstałych 2,6-2,8 miliona lat temu.

Te supernowe mogą zakłócić życie.

Promienie X i gamma pochodzące z tak odległego źródła same w sobie nie stanowią problemu. „Nie wchodzą do naszej atmosfery i dlatego nie mogą bezpośrednio prowadzić do sterylizacji lub masowego wymierania” – mówi Bishop.

Ale mówi również, że te promienie mogą stwarzać pośrednie zagrożenie, uszkadzając warstwę ozonową. „Wraz z wyczerpywaniem się warstwy ozonowej, o ile wiemy z czasów antarktycznej dziury ozonowej, światło ultrafioletowe ze Słońca przeniknie przez powierzchnię Ziemi i może stać się problemem dla organizmów”.

Według obliczeń astronoma Narciso Beniteza i jego współpracowników, supernowe na takich odległościach mają potencjał do zubożenia atmosferycznego ozonu.

Co więcej, w badaniu z lipca 2016 r. Melott i współpracownicy obliczyli, że promienie kosmiczne z supernowych mogą zwiększyć liczbę wysokoenergetycznych neutronów i mionów docierających do Ziemi, potrajając całkowitą dawkę promieniowania dla organizmów naziemnych. Naukowcy twierdzą, że może to wywołać mutacje rakowe, a także wywołać zmiany klimatyczne.

2,6 miliona lat, na przełomie epok pliocenu i plejstocenu, miało miejsce niewielkie masowe wymieranie. Ale nie możemy powiedzieć na pewno, że supernowe „włożyły w to swój udział”.

W rzeczywistości nie ma bezpośrednich dowodów na to, że supernowe kiedykolwiek ingerowały w ewolucyjną historię życia, mówi Bishop. „Po milionach lat będzie to niezwykle trudne do udowodnienia”. Na przykład nie ma możliwości zebrania i zbadania skamieniałego DNA pod kątem mutacji po tak długim czasie, nie mówiąc już o porównaniu go przed i po zdarzeniu.

Istnieje jednak inny rodzaj kosmicznej eksplozji, jeszcze potężniejszy.

Niebo jest czasem rozdzierane przez eksplozje — rozbłyski gamma: niezwykle intensywne eksplozje, które uwalniają promieniowanie gamma, które trwa od ułamków sekundy do kilku godzin. Rozbłyski gamma należą do najpotężniejszych energetycznie zdarzeń we wszechświecie. Rodzą się, gdy wybuchają szczególnie potężne gwiazdy.

Na szczęście rozbłyski gamma były do ​​tej pory obserwowane tylko w bardzo odległych galaktykach. Ale gdyby któryś z nich urodził się w pobliżu, supernowa byłaby dla porównania fajerwerkami. Co gorsza, z trudem wykrylibyśmy jego zbliżanie się z wyprzedzeniem, nie szybciej niż kilka godzin. Na szczęście Melott mówi, że 10 000 lat świetlnych GRB na tym obszarze rodzi się mniej więcej raz na 170 milionów lat.

I chociaż jest to dość rzadkie, Ziemia istnieje na tyle długo, że może zostać uderzona wiele razy. W 2004 roku Melott zasugerował, że masowe wymieranie końca ordowiku 440 milionów lat temu mogło być spowodowane rozbłyskiem gamma. I wszystko poszło zgodnie z planem: promienie rentgenowskie i gamma poważnie uszkodziły warstwę ozonową, powodując globalne ochłodzenie z powodu tworzenia się gęstego dymu z tlenków azotu w atmosferze.

Melott twierdzi, że model wymierania późnego ordowiku pasuje do tego obrazu. Na przykład bardziej dotknięte zostały organizmy morskie w płytkich wodach, które były bardziej narażone na promieniowanie ultrafioletowe niż organizmy głębinowe. Ponadto klimat stał się zauważalnie zimniejszy.

Czy to może się powtórzyć? Ziemi pozostało około dwóch miliardów lat życia, po których Słońce rozszerzy się i uczyni planetę niezdatną do zamieszkania. W analizie z 2011 roku Beach obliczył, że w tym czasie może wystąpić około 20 zdarzeń supernowych i jeden w pobliżu rozbłysk gamma, który wyrządziłby szkody. Ale to są nieco niepokojące liczby.

Ponadto Melott mówi, że będziemy mogli z wyprzedzeniem zobaczyć supernowe, ponieważ mierzymy wiek pobliskich gwiazd. Najbliższa, która może wkrótce wybuchnąć - za milion lat - to Betelgeuse w konstelacji Oriona. Jest za daleko, by wyrządzić jakiekolwiek szkody.

Beach twierdzi, że teoretycznie może być możliwa zmiana gwiazd poprzez inżynierię, aby uniknąć katastrofalnych eksplozji. „Gdyby cywilizacja wiedziała, że ​​w jej pobliżu wybuchnie supernowa, jedną z możliwości przetrwania byłoby wypróbowanie jakiegoś projektu superinżynierskiego”.

Na przykład mogą odwrócić eksplozję, powodując utratę masy gwiazdy lub mieszając materiał, który może spowolnić jej zapadanie się. „Jak taki projekt mógłby zostać fizycznie zrealizowany, nie wiem, ale fizyka tej sytuacji i to, co należy zrobić, aby przedłużyć życie gwiazdy, są całkiem dobrze zrozumiane”.

Beach sugeruje, że gwiazdy, które grożą wybuchem supernowej, mogą być dobrym miejscem do poszukiwania kosmitów. Jeśli taka gwiazda zaczyna się dziwnie zachowywać, może to być oznaką celowej zmiany w niej.

Kosmiczne zagrożenia życia na Ziemi mogą być jeszcze bardziej egzotyczne.

W książce Dark Matter and Dinosaurs z 2015 roku, fizyk Lisa Randall z Harvard University zasugerowała, że ​​tajemnicza kosmiczna substancja – ciemna materia – może być absolutnym zabójcą dinozaurów.

Ciemna materia nie oddziałuje ze światłem, więc nie możemy jej zobaczyć bezpośrednio. Wpływa na zwykłą materię tylko poprzez grawitację: ma masę, więc przyciąga materię, jak każda zwykła substancja. Nie wiemy, czym jest ciemna materia. Nikt nigdy nie znalazł ani jednej jego cząstki. Ale większość fizyków i astronomów jest pewna jego istnienia. Bez niego galaktyki nie obracałyby się tak szybko i nie rozpadłyby się. Ciemna materia pięciokrotnie przewyższa liczebnie zwykłą materię. Uważa się, że otacza każdą galaktykę kulistym halo.

Randall zasugerował, że pewna ciemna materia różni się od pozostałych.

Ta „egzotyczna ciemna materia” może wyczuwać inną siłę, taką jak grawitacja, rodzaj siły elektromagnetycznej, która pozwala zwykłej materii na interakcję ze światłem. Ta egzotyczna ciemna materia mogła uformować dysk w płaszczyźnie galaktycznej, a przejście Układu Słonecznego przez ten dysk mogło zakłócić tor komety w obłoku Oorta, powodując, że uderzyła ona w Ziemię 66 milionów lat temu.

Biolog Michael Rampino z New York University rozwinął tę ideę. W badaniu opublikowanym w 2015 roku zasugerował, że niektóre cząstki ciemnej materii mogą zostać wychwycone i zniszczone w jądrze Ziemi. Doprowadziło to do uwolnienia energii, zwiększonej aktywności wulkanicznej i stworzenia „pulsu Ziemi”, który Melott wcześniej kojarzył z wyginięciem.

Cóż, może tak. Ale niektórzy naukowcy uważają te idee za zbyt wątpliwe i jest mało prawdopodobne, aby zwróciłyby na siebie uwagę, gdyby zostały przedstawione przez kogoś innego, kto nie był tak sławny jak Randall, a ona jest niemal supergwiazdą w dziedzinie kosmologii.

„Musisz wymyślić nową fizykę, aby ten mechanizm działał”, mówi Melott.

„Ten argument wydaje mi się naciągany” – zgadza się Beach.

Dodaje jednak, że chociaż nie jest jeszcze jasne, czy nasza galaktyka rzeczywiście ma dysk ciemnej materii, „wiemy tak mało o rozmieszczeniu i składzie ciemnej materii w dysku galaktycznym i halo, że wszelkie założenie w ramach naszej obecnej niepewności jest całkowicie możliwe. ” Jak dotąd jest to ciekawy, ale wątpliwy pomysł. Czy powinienem jej zaufać?

Wszystkie indywidualne historie, które omówiliśmy, są bezpodstawne, a wiele z nich jest kontrowersyjnych. Ale cofnij się o krok – a nie będziesz miał wątpliwości, że w taki czy inny sposób życie na Ziemi jest połączone i zależne od sił kosmicznych. Trudność polega na ustaleniu, które zjawiska kosmiczne odegrały rolę w jednym przypadku. Czynniki te rozciągnęły się na tak ogromne skale czasowe, że nie warto nawet martwić się o zbliżające się zagrożenie dla naszego przetrwania w tym duchu. W dającej się przewidzieć przyszłości naszej planecie nie zagraża żaden katastrofalny meteoryt, choć z pewnością warto go obserwować.

Ale nikt nie mówi, że ludzka cywilizacja jest całkowicie chroniona przed kosmicznymi zagrożeniami.

Melott mówi, że naszym największym strachem są rozbłyski słoneczne: gwałtowne rozbłyski słoneczne, które bombardują planetę cząsteczkami i promieniowaniem. Wytwarzany przez nie impuls elektromagnetyczny może sparaliżować telekomunikację.

Jedno z takich wydarzeń w 1859 r. spowodowało spustoszenie we wczesnych sieciach telegraficznych, szokując kilku operatorów i powodując pożary. Dzisiaj, z naszą gigantyczną siecią komunikacyjną, konsekwencje będą katastrofalne. Ledwo uniknęliśmy tego losu w 2012 roku, kiedy minęła nas superburza słoneczna, ale w 1989 roku była duża, która zakłóciła kanadyjską sieć energetyczną.

Jeśli takie wydarzenie może rzucić cywilizację na kolana, może również pozostawić ślad w zapisie ewolucyjnym, ponieważ, jak na ironię, powstrzyma ostatnie masowe wymieranie, które ma miejsce teraz z naszej winy.

Globalne ocieplenie, asteroidy, dziury ozonowe – nasza planeta jest stale zagrożona. Jakie kataklizmy będą miały miejsce na Ziemi w przyszłości i jak umrze? Zwróćmy się do ekspertów.

Apophis 99942 (2029)

Obecnym problemem dla astronomów jest asteroida Apophis 99942, która dziś stanowi największe zagrożenie dla Ziemi. Nieoczekiwanego gościa, według naukowców NASA, planety należy się spodziewać już w 2029 roku. Masa asteroidy wynosi 46 milionów ton, a średnica około pół kilometra. Według prognoz NASA, jeśli to „dziecko” zderzy się z naszą planetą, spowoduje to katastrofę, w porównaniu z którą kataklizmy, które zniszczyły dinozaury, wydadzą się błahostką.
Według danych z 2009 roku zagrożenie katastrofą to 1 szansa na 250 tys. Nie ma powodu do paniki? Mylisz się, taka liczba według kosmicznych standardów jest dość znaczącym wskaźnikiem. Ponadto, według Williama Eidora, członka grupy zadaniowej NASA, po raz pierwszy władze wykazały zainteresowanie asteroidami.

Wodny świat (rok 3000)

Jeśli ludzkość nie otrzyma go z nadchodzącego zagrożenia kosmicznego, cywilizacja zostanie zniszczona przez dobrze znane globalne ocieplenie. To prawda, „zniszczyć” to mocne słowo. Tyle, że będziemy żyć w „wodnym świecie”, jak w starym hollywoodzkim filmie Kevina Costera. Według naukowców za tysiąc lat temperatura może wzrosnąć o 15 stopni Celsjusza, a poziom morza o ponad 11 metrów. W tym samym czasie mieszkańcy oceanu również będą mieli trudności - wzrośnie poziom kwasowości wody, co doprowadzi do masowego wyginięcia gatunków.
Na szczęście, według Tima Lentona, głównego badacza skutków globalnego ocieplenia, wciąż można uniknąć strasznych prognoz. Ale w tym celu ludzkość będzie musiała pilnie zmniejszyć ilość emisji dwutlenku węgla i złagodzić swoją chciwość w korzystaniu z zasobów.

Promieniowanie gamma (600 milionów lat)

A jednak są takie kataklizmy, których człowiek nie może uniknąć. To prawda, na szczęście taka katastrofa nie nastąpi szybko, ale za 600 milionów lat. Faktem jest, że Ziemia będzie musiała zmierzyć się z bezprecedensowo potężnym strumieniem promieni gamma, które zostaną wyrzucone przez Słońce. Spowoduje to powstanie ogromnych dziur ozonowych, a raczej zniszczy dobrą połowę warstwy ozonowej Ziemi. Konsekwencje są oczywiste - przemiana naszej planety w pustynię i masowe wyginięcie wszystkich żywych organizmów. Na przykład jedno z największych wymierań w historii planety - wymieranie ordowicko-sylurskie, które miało miejsce 450 milionów lat temu, według jednej wersji, było wynikiem wybuchu promieniowania gamma z supernowej zlokalizowanej sześć tysięcy światła- lat od Ziemi.

Nowa Wenus (1 miliard - 3,5 miliarda lat)

Planeta nie zdąży dojść do siebie po kolejnym „udaru słonecznym”, ponieważ gwiazda przyniesie jej nową niespodziankę. Według naukowców za około 1 miliard lat Słońce zacznie przekształcać się w czerwonego olbrzyma i całe życie na Ziemi będzie stopniowo „wypalane”. Po pewnym czasie Ziemia zamieni się w drugą Wenus, gdzie temperatura osiągnęła punkt wrzenia toksycznych metali, zamieniając całą planetę w trujące pustkowie. Naukowcy doszli do tego wniosku na podstawie obserwacji umierających planet (KOI 55.01 i KOI 55.02) w ramach odległego czerwonego olbrzyma KIC 05807616. Nawiasem mówiąc, ratunkiem dla ludzkości, jeśli nadal istnieje, może być Mars, który będzie w strefa mieszkalna.

Burze, trzęsienia ziemi, erupcje wulkanów – ziemskie kataklizmy nic nie kosztują, by zniszczyć ludzką cywilizację. Ale nawet najgroźniejsze pierwiastki zatopią się, gdy na scenę wejdzie kosmiczna katastrofa, zdolna do wysadzenia planet i zgaszenia gwiazd - głównego zagrożenia dla Ziemi. Dziś pokażemy, do czego zdolny jest Wszechświat w gniewie.

Taniec galaktyk obróci Słońce i wrzuci je w otchłań

Zacznijmy od największej katastrofy - zderzenia galaktyk. Po około 3-4 miliardach lat zderzy się z naszą Drogą Mleczną i połknie ją, zamieniając się w ogromne morze gwiazd w kształcie jajka. W tym okresie nocne niebo Ziemi pobije rekord pod względem liczby gwiazd - będzie trzy do czterech razy więcej gwiazd. Czy wiesz, ?

Samo zderzenie nam nie zagraża – gdyby gwiazdy były wielkości piłeczki do tenisa stołowego, to odległość między nimi w galaktyce wynosiłaby 3 km.Największy problem to najsłabsza, ale jednocześnie najpotężniejsza siła w Wszechświat - grawitacja.

Wzajemne przyciąganie gwiazd łączących się Andromedy i Drogi Mlecznej ochroni Słońce przed zniszczeniem. Jeśli dwie gwiazdy zbliżą się do siebie, ich grawitacja przyspiesza je i tworzy wspólny środek masy - będą krążyć wokół niego jak kulki wokół krawędzi taśmy mierniczej. To samo stanie się z galaktykami – zanim się połączą, ich rdzenie „zatańczą” obok siebie.

Jak to wygląda? Obejrzyj poniższy film:

Strach i wstręt w kosmicznej otchłani

Te tańce sprawią najwięcej kłopotów. Gwiazda na obrzeżach, taka jak Słońce, będzie mogła rozpędzić się do setek, a nawet tysięcy kilometrów na sekundę, co przełamie przyciąganie centrum galaktyki - a nasze światło odleci w przestrzeń międzygalaktyczną.

Ziemia i inne planety pozostaną razem ze Słońcem - najprawdopodobniej nic się nie zmieni na ich orbitach. To prawda, że ​​Droga Mleczna, która cieszy nas w letnie noce, powoli się oddali, a zwykłe gwiazdy na niebie zastąpi światło samotnych galaktyk.

Ale możesz nie mieć szczęścia. W galaktykach oprócz gwiazd występują też całe obłoki międzygwiazdowego pyłu i gazu. Słońce w takiej chmurze zaczyna je „zjadać” i nabierać masy, dlatego jasność i aktywność gwiazdy wzrośnie, pojawią się nieregularne silne rozbłyski - prawdziwa kosmiczna katastrofa dla każdej planety.

Symulator kolizji galaktyk online

Aby zasymulować kolizję, kliknij lewym przyciskiem myszy czarny obszar i lekko przeciągnij kursor, przytrzymując przycisk w kierunku białej galaktyki. Stworzysz więc drugą galaktykę i ustawisz jej prędkość. Aby zresetować symulację, kliknij Resetowanie na dnie.

Ponadto zderzenia z chmurami wodoru i helu raczej nie przyniosą korzyści samej Ziemi. Jeśli nie masz szczęścia, aby znaleźć się w masywnej gromadzie, możesz znaleźć się w samym Słońcu. A o takich rzeczach jak życie na powierzchni, woda i swojska atmosfera można śmiało zapomnieć.

Inna galaktyka Andromedy może po prostu „wycisnąć” Słońce i włączyć je do swojego składu. Teraz żyjemy w spokojnym regionie Drogi Mlecznej, gdzie jest niewiele supernowych, przepływów gazu i innych niespokojnych sąsiadów. Ale nikt nie wie, gdzie Andromeda nas „zaludni” – można nawet wpaść w pełne energii najbardziej dziwaczne obiekty w galaktyce. Ziemia nie może tam przetrwać.

Czy powinienem się bać i spakować walizki do innej galaktyki?

Jest jeden stary rosyjski żart. Dwie starsze kobiety przechodzą obok planetarium i słyszą, jak przewodnik mówi:

Tak więc Słońce zgaśnie za 5 miliardów lat.
W panice jedna ze starszych kobiet podbiega do przewodnika:
- Po jakim czasie, jak długo to zgaśnie?
„Za pięć miliardów lat, babciu.
— Uf-f-f! Dzięki Bogu! I wydawało mi się, że po pięciu milionach.

To samo dotyczy zderzenia galaktyk – jest mało prawdopodobne, aby ludzkość była w stanie przetrwać do momentu, w którym Andromeda zacznie połykać Drogę Mleczną. Niewiele będzie szans, nawet jeśli ludzie będą się bardzo starać. Już za miliard lat Ziemia stanie się zbyt gorąca, aby życie istniało gdzieś poza biegunami, a po 2-3 nie pozostanie na niej woda, jak dalej.

Należy więc obawiać się tylko katastrofy poniżej - jest ona o wiele bardziej niebezpieczna i nagła.

Kosmiczna katastrofa: wybuch supernowej

Kiedy Słońcu wyczerpie się zapas gwiezdnego paliwa wodorowego, jego górne warstwy zostaną wdmuchnięte w otaczającą przestrzeń i pozostanie z niego tylko małe gorące jądro, biały karzeł. Ale Słońce jest żółtym karłem, nijaką gwiazdą. A wielkie gwiazdy, 8 razy masywniejsze niż nasza lampa, pięknie opuszczają kosmiczną scenę. Eksplodują, przenosząc małe cząstki i promieniowanie setki lat świetlnych od nas.

Podobnie jak w przypadku zderzeń galaktyk, grawitacja ma tu do czynienia. Ściska starzejące się masywne gwiazdy do takiego stopnia, że ​​cała ich materia ulega detonacji. Ciekawostką jest to, że jeśli gwiazda jest dwadzieścia razy większa od Słońca, to zamienia się w. A wcześniej ona też eksploduje.

Jednak nie trzeba być dużym i masywnym, aby pewnego dnia zabłysnąć w supernowej. Słońce jest pojedynczą gwiazdą, ale istnieje wiele systemów gwiezdnych, w których światła krążą wokół siebie. Gwiazdy brata starzeją się często w różnym tempie i może się okazać, że „starsza” oprawa wypala się do białego karła, podczas gdy młodsza wciąż jest w pełni sił. Tu zaczynają się kłopoty.

Kiedy „młodsza” gwiazda się zestarzeje, zacznie zamieniać się w czerwonego olbrzyma - jej powłoka rozszerzy się, a temperatura spadnie. Skorzysta z tego stary biały karzeł - ponieważ nie ma w nim już procesów jądrowych, nic nie stoi na przeszkodzie, aby jak wampir „wyssał” zewnętrzne warstwy brata. Co więcej, wysysa je tak bardzo, że przekracza granicę grawitacji własnej masy. Dlatego supernowa eksploduje jak wielka gwiazda.

Supernowe to kowale Wszechświata, ponieważ to siła ich błysków i kompresji generuje pierwiastki cięższe od żelaza, takie jak złoto i uran (według innej teorii powstają one w gwiazdach neutronowych, ale ich pojawienie się jest niemożliwe bez supernowej) . Uważa się również, że pojawienie się gwiazdy w sąsiedztwie Słońca przyczyniło się do powstania, w tym naszej Ziemi. Podziękujmy jej za to.

Nie spiesz się, by kochać supernowe

Tak, wybuchy gwiazd mogą być bardzo przydatne – w końcu supernowe są naturalną częścią cyklu życia gwiazd. Ale dla Ziemi nie zakończą się niczym dobrym. Najbardziej wrażliwą częścią planety na supernowe jest. Azot, z którego składa się głównie powietrze, pod wpływem cząstek supernowych zacznie łączyć się z ozonem

A bez warstwy ozonowej całe życie na Ziemi stałoby się podatne na promieniowanie ultrafioletowe. Pamiętasz, że na ultrafioletowe lampy kwarcowe nie można patrzeć? Teraz wyobraź sobie, że całe niebo zamieniło się w jedną wielką niebieską lampę, która wypala całe życie. Szczególnie zły będzie plankton morski, który produkuje większość tlenu w atmosferze.

Czy zagrożenie dla Ziemi jest realne?

Jakie jest prawdopodobieństwo, że uderzy w nas supernowa? Spójrz na poniższe zdjęcie:

Są to pozostałości po supernowej, która już się rozświetliła. Była tak jasna, że ​​w 1054 roku mogła być widziana jako bardzo jasna gwiazda nawet w dzień - i to pomimo faktu, że supernowa i Ziemia dzieli sześć i pół tysiąca lat świetlnych!

Średnica mgławicy wynosi 11 . Dla porównania, nasz Układ Słoneczny ma 2 lata świetlne od krawędzi do krawędzi i 4 lata świetlne do naszej najbliższej gwiazdy, Proxima Centauri. W promieniu 11 lat świetlnych wokół Słońca znajduje się co najmniej 14 gwiazd - każda z nich może eksplodować. A promień „walki” supernowej wynosi 26 lat świetlnych. Takie zdarzenie zdarza się nie więcej niż raz na 100 milionów lat, co jest bardzo powszechne w kosmicznej skali.

Rozbłysk gamma — gdyby Słońce stało się bombą termojądrową

Jest jeszcze jedna kosmiczna katastrofa, znacznie bardziej niebezpieczna niż setki supernowych w tym samym czasie - wybuch promieniowania gamma. Jest to najniebezpieczniejszy rodzaj promieniowania, który przenika przez jakąkolwiek ochronę - jeśli wejdziesz do głębokiej piwnicy z metalobetonu, ekspozycja zmniejszy się 1000 razy, ale nie zniknie całkowicie. A żadne skafandry nie są w stanie całkowicie uratować człowieka: promienie gamma osłabiają się tylko dwa razy, przechodząc przez grubą na centymetr warstwę ołowiu. Ale ołowiany garnitur to ciężar nie do zniesienia, dziesiątki razy cięższy niż zbroja rycerska.

Jednak nawet podczas wybuchu elektrowni jądrowej energia promieni gamma jest niewielka - nie ma takiej masy materii, która by je zasilała. Ale takie masy istnieją w kosmosie. Są to supernowe bardzo ciężkich gwiazd (takich jak gwiazdy Wolfa-Rayeta, o których pisaliśmy), a także łączenie się gwiazd neutronowych czy czarnych dziur – ostatnio takie zdarzenie zarejestrowały fale grawitacyjne. Siła błysku gamma w takich kataklizmach może osiągnąć 10 54 ergów, które są emitowane przez okres od milisekund do godziny.

Jednostka miary - eksplozja gwiazdy

10 54 erg - czy to dużo? Gdyby cała masa Słońca stała się ładunkiem termojądrowym i eksplodowała, energia eksplozji wynosiłaby 3 × 10 51 erg - jak w słabym błysku gamma. Ale jeśli takie zdarzenie nastąpi w odległości 10 lat świetlnych, zagrożenie dla Ziemi nie będzie iluzoryczne – efekt byłby taki, jak eksplozja bomby atomowej na każdym konwencjonalnym hektarze nieba! To zniszczyłoby życie na jednej półkuli natychmiast, a na drugiej w ciągu kilku godzin. Odległość nie zmniejszy znacznie zagrożenia: nawet jeśli promieniowanie gamma wybuchnie na drugim końcu galaktyki, bomba atomowa dotrze do naszej planety na 10 km 2 .

Wybuch nuklearny nie jest najgorszą rzeczą, jaka może się wydarzyć

Rocznie rejestruje się około 10 tysięcy błysków gamma - są one widoczne z odległości miliardów lat, z galaktyk na inne. W pojedynczej galaktyce rozbłysk występuje mniej więcej raz na milion lat. Powstaje logiczne pytanie -

Dlaczego wciąż żyjemy?

Mechanizm powstawania rozbłysku gamma ratuje Ziemię. Naukowcy nazywają energię wybuchu supernowej „brudną”, ponieważ zawiera miliardy ton cząstek, które rozpraszają się we wszystkich kierunkach. „Czysty” rozbłysk gamma to uwolnienie tylko jednej energii. Występuje w postaci skoncentrowanych promieni wychodzących z biegunów obiektu, gwiazdy lub czarnej dziury.

Pamiętasz gwiazdy w analogii z piłeczkami do tenisa stołowego, które są oddalone od siebie o 3 kilometry? Teraz wyobraźmy sobie, że do jednej z kul przykręcony jest wskaźnik laserowy, który świeci w dowolnym kierunku. Jaka jest szansa, że ​​laser trafi kolejną piłkę? Bardzo, bardzo mały.

Ale nie odpręż się. Naukowcy uważają, że rozbłyski gamma już raz dotarły na Ziemię - w przeszłości mogły spowodować jedno z masowych wymierań. Aby wiedzieć na pewno, czy promieniowanie do nas dotrze, czy nie, będzie to możliwe tylko w praktyce. Jednak na budowę bunkrów będzie już za późno.

Wreszcie

Dziś przeszliśmy tylko przez najbardziej globalne katastrofy kosmiczne. Ale istnieje wiele innych zagrożeń dla Ziemi, takich jak:

• Uderzenie asteroidy lub komety (pisaliśmy o tym, gdzie można dowiedzieć się o konsekwencjach ostatnich upadków)
• Transformacja Słońca w czerwonego olbrzyma.
• Błysk na Słońcu (mogą być).
• Migracja planet olbrzymów w Układzie Słonecznym.
• Zatrzymaj obrót.

Jak się chronić i zapobiegać tragedii? Śledź wiadomości naukowe i kosmiczne oraz odkrywaj wszechświat dzięki niezawodnemu przewodnikowi. A jeśli coś jest niejasne lub chcesz wiedzieć więcej - napisz na czacie, skomentuj i przejdź do